Технологии получения сухих хлебопекарных дрожжей из отходов сахорного производства свекловичной мелассы

 

1.2.5. Режим подачи питательных  веществ и воды

 

На формирование дрожжевых клеток значительно влияет не только общая  обеспеченность процесса необходимыми для роста веществами, но и распределение  их во время культивирования.

Для получения высоких скоростей  роста рекомендовано соли, содержащие калий, магний и микроэлементы, а  также ростовые вещества вносить  при загрузке дрожжерастильного аппарата, а углеводное, азотное и фосфорное питание вводить постепенно (притоком). Причем необходимо соблюдать равновесие между размножением дрожжей (их приростом) и подачей углеводного, азотного и фосфорного питания, а также аэрацией культуральной среды. Отсутствие сбалансированного питания нарушает формирование ферментных систем клетки, что снижает скорость роста дрожжей и их качество.

В настоящее время известно большое  разнообразие режимов подачи питательных  веществ в дрожжерастильные аппараты. При этом используют различные системы автоматизации (автоматического дозирования). На отечественных предприятиях применяют системы программного типа, в основу которых положен жесткий режим подачи питательных веществ, который не может обеспечить 100 %-го выхода биомассы, так как даже самая совершенная программа не в состоянии учесть многообразие факторов, влияющих на размножение дрожжевых клеток.

Помимо режимов подачи основного  питания на скорость роста дрожжей  влияет режим подачи воды при выращивании  товарных дрожжей. На отечественных  предприятиях технологическую воду подают либо всю при загрузке аппарата, либо притоком. При прочих равных условиях скорость роста дрожжей выше при режиме подачи воды притоком, так как этот режим обеспечивает соблюдение оптимальной температуры культуральной среды — отводит избыточное тепло, выделяемое в процессе роста дрожжей, особенно при подаче охлажденной воды.

 

 

2. Принципиальная технологическая схема производства дрожжей

 

Технологический процесс производства дрожжей состоит из следующих  стадий:

—   приготовление питательной  среды;

—   выращивание маточных и  товарных дрожжей;

—   выделение товарных дрожжей  из дрожжевой суспензии;

—   формование и упаковка прессованных дрожжей;

—   сушка дрожжей.

 

Машино-аппратурная схема линии производства хлебопекарных дрожжей представлена на рисунке 4.

 

2.1. Приём и хранение  мелассы

 

Меласса поступает на завод в  железнодорожных цистернах и через сливную воронку, расположенную между рельсами, сливается в приемный резервуар, а затем перекачивается в сборник 1.

 

2.2. Приготовление питательной  среды

 

В дрожжевом производстве питательной  средой являются осветленный раствор мелассы и растворы питательных солей и ростовых веществ, обеспечивающие растущие клетки всеми необходимыми компонентами, их быстрый рост и размножение.

 

2.2.1. Приготовление мелассового сусла

 

Приготовление раствора мелассы состоит  в разбавлении ее до заданной концентрации водой, антисептировании или стерилизации и осветлении. Взвешенную мелассу, перекачанную из бака 1 насосм 2, разбавляют горячей водой (90ºС) в соотношении от 1:1 до 1:4 в рассиропнике 3. Разбавление мелассы водой проводят в зависимости от содержания в ней солей кальция: если содержание СаО менее 0,5 % , то мелассу разбавляют в соотношении 1:1; если содержание СаО составляет 0,6-1,0 %, то ее разбавляют водой в соотношениях 1:2 или 1:3, а при содержании СаО более 1,5 % разбавление увеличивают до 1:4.

Под осветлением понимают освобождение мелассового раствора от взвешенных частиц и коллоидов. Прозрачность питательной среды имеет большое значение. На неосветленном сусле нарушается нормальный обмен веществ в клетке, что снижает выход дрожжей и ухудшает их качество. В промышленности используют механический способ осветления мелассового раствора на кларификаторе под действием центробежной силы. Он позволяет экономить мелассу, снизить расход вспомогательных материалов, пара и времени.

В разбавленную мелассу добавляют  антисептик и после тщательного перемешивания выдерживают 30-40 мин. Расход применяемых для антисептирования мелассы препаратов зависит от степени инфицирования и составляет на 1 т мелассы:

- хлорная известь (на активный  хлор) — 0,6-0,9 кг;

- фуразолидон — 0,025-0,25 кг;

- фурациллин — 0,025-0,25 кг;

- формалин (40 %-й) — 0,9-1,25 дм³;

- смесь кислот молочной (40 %-й)  — 2,5-5,0 дм³ и борной — 0,25 кг.

Затем при включенной мешалке рН разбавленной серной кислотой доводится до 4,5-5,5 и производится осветление на кларификаторе 5. Затем производится термообработка мелассового раствора в теплообменнике 4 при 105-125 °С. Затем он охлаждается до 20 °С и отправляется на второй кларификатор. С помощью насоса мелассовое сусло направляется в сборник 6, а из сборника — в предварительный дрожжерастильный аппарат.

 

2.2.2. Приготовление минерального  питания

 

Прозрачные растворы минерального питания дозируются из бачка 7 в дрожжерастильные аппараты в соответствии с технологическим режимом.

Растворы сернокислого аммония  и диаммонийфосфата готовят 10-20 %-й концентрации, а растворы хлористого калия и сернокислого магния — 10 %-й концентрации.

Аммиачную воду применяют как источник азота и также для регулирования  рН среды. Ее подают в дрожжерастильные аппараты без разбавления или разбавляют водой до концентрации (по азоту), эквивалентной по содержанию азота в растворе сернокислого аммония.

Кукурузный экстракт расходуют  в количестве 60 кг на 1 т мелассы. Предварительно его разбавляют водой в соотношении 1 : 1 или 1 : 2, нагревают до кипения, кипятят 30-40 мин, охлаждают и подают в дрожжерастильные аппараты.

Дестибиотин — источник ростовых веществ. Расход его 400 мг на 1 т мелассы. Растворы дестибиотина готовят в лаборатории завода и вносят в дрожжерастильные аппараты.

В качестве стимуляторов роста рекомендован комплексамин, получаемый путем кислотного гидролиза кераптинового сырья мясной промышленности. Расход препарата I сорта 2,8-3,6 % и для II сорта — 5,4-6,8 %к массе мелассы; при этом расход азотсодержащих солей снижается на 30-40 %.

 

 

2.3. Лабораторные стадии  выращивания

 

Для получения маточных дрожжей  сначала готовят дрожжи в лабораторных условиях, а затем следуют 4 стадии в аппаратах 8, 9, 10, 11.

В лаборатории  дрожжи выращивают в четыре стадии. Первые три стадии дрожжи растут на солодовом сусле (16-18 % сухих веществ) или на витаминизированной среде, последняя стадия выращивания дрожжей проходит на комбинированном сусле.

Состав витаминизированной среды  следующий:

             Солодовое сусло (16-18 % ), см³                               2000

             Томатный или морковный сок,  см³                           450

             Глюкоза, г                                                                50

             Мальтоза, г                                                              50

             Автолизат дрожжей (однопроцентный), см³             50

Содержание сухих веществ в среде составляет 12-14 %, рН 4,8-5,0.

Первая стадия. В четыре пробирки наливают стерильную витаминизированную питательную среду и производят засев из музейной культуры (с косого агара) платиновой петлей с соблюдением правил стерильности. Выращивают дрожжи в термостате при 26-30 °С в течение 18-24 ч.

Вторая стадия. В 4 колбы на 100 см³ наливают по 50 см³ стерильного витаминизированного сусла. В каждую колбу с соблюдением правил стерильности засевают 5 см³ дрожжевой суспензии, полученной в предыдущей стадии. Выращивают дрожжи в термостате при 26-30 °С в течение 18-24 ч. Дрожжи, полученные на этой стадии являются засевными для третьей стадии.

Третья стадия. В четыре пастеровские колбы на 750 см³ наливают 450 см³ стерильной витаминизированной среды и с соблюдением правил стерильности вносят дрожжи из предыдущей стадии. Выращивание дрожжей на этой стадии ведется в термостате при 26-30 °С в течение 18-24 ч.

Четвертая стадия. В четыре колбы на 10 дм³ заливают стерильное комбинированное сусло по 7 дм³ в каждую. Комбинированное сусло готовят следующим образом. Смешивают стерильное солодовое сусло и мелассное сусло, концентрацией 14 %, в соотношении 1:1 при рН 4,8-5,0. В каждую колбу вносят дрожжи из предыдущей стадии. Дрожжи выращивают при 26-30 °С в течение 18-24 ч. Дрожжи, полученные на этой стадии, являются засевными для цеха маточных культур.

 

 

2.4. Получение маточных  дрожжей

 

Маточные дрожжи выращивают в четыре стадии.

Первая стадия (МИН). В аппарат 8 подают мелассу и соли. Питательную среду стерилизуют под давлением 0,05 МПа в течение 60 мин, охлаждают до      28 °С и затем с соблюдением правил стерильности засевают. Продолжительность размножения составляет около 13-14 ч при 28-30 °С со слабой аэрацией по           5-10 мин каждый час. Дрожжи, полученные на этой стадии, являются засевными для второй стадии.

Вторая стадия. В большой аппарат 9 подают мелассу и соли. Питательную среду стерилизуют при давлении 0,5 МПа в течение 60 мин, охлаждают до 28-30 °С и засевают дрожжами (передавливают) с предыдущей стадии. Аэрация культуральной среды слабая: 5-10 мин каждый час.

Третья стадия. В аппарат 10 подают мелассу и соли. Среду стерилизуют при давлении 0,5 МПа в течение 60 мин, охлаждают до 28-30 °С и засевают (передавливают) все содержимое предыдущего инокулятора.

Аэрация культуральной среды постоянная 20-30 м³/ч на 1 м³ среды. Дрожжи, полученные на этой стадии, являются засевными для аппарата 11.

Четвертая стадия. В аппарат 11 вносят воду, мелассу и соли, засевают (передавливают) все содержимое аппарата 10 и начинают процесс выращивания дрожжей. Расход воздуха на этой стадии 30-40 м³/ч на 1 м³ среды.

2.5. Выделение и хранение  маточных дрожжей

 

Маточные дрожжи выделяют по двухступенчатой  схеме, на специально предназначенных для этой цели сепараторах.

На первой ступени сепараторов 12, 14, 16 отделяется культуральная среда, а на второй ступени происходит промывка в промывных бачках 13, 15 и сгущение дрожжей. Промытые и сгущенные дрожжи передают в сборник дрожжевого молока 17 и сборник 18 с мешалкой. Кислотную обработку маточных дрожжей перед засевом проводят в сборнике 19, куда из мерника 20 дозируется серная кислота.

Во время выделения дрожжей  часто наблюдается ухудшение  подъемной силы и стойкости дрожжей. Чтобы сохранить качество дрожжей, необходимо быстро снизить их температуру  и сократить продолжительность  сепарирования, желательно до 60 мин. Промывку дрожжей следует проводить холодной водой (2-4 °С). При этом температура  дрожжей снижается до 6-8 °С.

В последнее время способ хранения засевных дрожжей в виде дрожжевого молока нашел широкое применение в промышленности, так как позволяет сохранить для маточных дрожжей чистоту культуры.

 

 

 

2.6. Получение товарных дрожжей

Товарные  дрожжи товарной стадии получают в  дрожжерастильных аппаратах общей вместимостью 100 м³ по технологической схеме с 20- или 12-часовым периодом размножения дрожжей и с 12- и 4-часовыми периодами отбора дрожжевых клеток.

В дрожжерастильный аппарат 21 общей емкостью 100 м³ набирают воду, мелассовое сусло, раствор сернокислого аммония, диаммонийфосфата, ростовые вещества и пеногаситель и засевают дрожжи, полученные на предыдущей стадии. Включают аэрацию.

По окончании процесса дозревания, дрожжевую суспензию направляют на сепарирование. С помощью сепараторов  дрожжи выделяют из культуральной среды, промывают холодной водой, сгущают на сепараторах и получают дрожжевое молоко.

В последнее время наибольшее распространение  получил трехступенчатый режим  сепарирования дрожжей.

Дозревшие дрожжи из аппарата 21 с помощью насоса 2 поступают на I ступень сепарирования. Здесь 75-80 % культуральной среды (обездрожженой бражки) отделяются от дрожжей, а 25-20 % непромытых дрожжей направляются в бак дрожжей после первой ступени сепарирования 28. В этот бак поступает также хлорная вода (1-2 °С), примерно двукратный объем. С помощью насоса 2 дрожжевое молоко направляют на вторую ступень сепарирования 14, где дрожжи отделяют от промывной воды и частично промывают. Промывные воды сбрасывают в канализацию (75-80 %), а дрожжи направляют в сборник дрожжей на второй ступени сепарирования. В этот сборник также подают воду для окончательной промывки дрожжей и с помощью насоса подают на третью ступень сепарирования. В сепараторах третьей ступени 16 происходит сгущение дрожжей до концентрации 450-700 г/дм³. Качество промытых дрожжей определяют по величине окисляемости среды, которая не должна превышать     0,2 см³ 1%-го раствора марганцовокислого калия на 100 см³ дрожжевого молока. Время сепарирования не должно превышать 2 ч.